ES2585705T3

ES2585705T3 - Batería de alta temperatura integrada en una central térmica de vapor

Info

Publication number: ES2585705T3
Application number: ES13710367.7T
Authority: ES
Inventors: Christian Brunhuber; Carsten Graeber; Gerhard Zimmermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2016-10-07
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: DE102012204210A1; JP6021957B2; CN104170159B; WO2013135772A1; US9638419B2; CN104170159A; US20150111160A1; EP2826094B1; EP2826094A1; JP2015517045A

Abstract

Central térmica de vapor (1) que comprende una caldera de vapor (2) que es alimentada por un dispositivo quemador en una cámara de combustión (4), así como un precalentador de aire (5) que es adecuado para extraer energía térmica proveniente del gas de combustión de la cámara de combustión (4), para transferirla a un primer flujo de aire (6), donde dicho primer flujo de aire (6) es conducido nuevamente hacia la cámara de combustión (4) en parte como aire de combustión, caracterizada porque la central térmica de vapor (1) comprende además una batería de alta temperatura (1) que igualmente es abastecida con aire desde el primer flujo de aire (6).

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

DESCRIPCION

Baterla de alta temperatura integrada en una central termica de vapor

La presente invencion hace referencia a una central termica de vapor que comprende una caldera de vapor que es alimentada por un dispositivo quemador en una camara de combustion, as! como un precalentador de aire que es adecuado para extraer energla termica proveniente del gas de combustion de la camara de combustion, para transferirla a un primer flujo de aire, donde dicho primer flujo de aire es conducido nuevamente hacia la camara de combustion en parte como aire de combustion, segun el preambulo de la reivindicacion 1. Ademas, la invencion hace referencia a un metodo para operar una central termica de vapor de esa clase segun el preambulo de la reivindicacion 13.

Las centrales termicas de vapor alimentadas por combustibles fosiles se utilizan ante todo para cubrir la carga base en el caso del suministro publico de corriente, es decir, la carga de la red de energla electrica publica que generalmente no se ubica por debajo de la demanda de energla en una media diaria. Pueden mencionarse en particular centrales termicas de vapor alimentadas por petroleo o carbon. Para cubrir otras cantidades de demanda de corriente, en el caso de una demanda correspondiente, se utilizan las centrales electricas medias, as! como las centrales termicas de punta.

Las centrales termicas de vapor alimentadas por petroleo o carbon, debido a los elevados gastos operativos fijos, as! como debido a los costos del combustible relativamente reducidos, son operadas como centrales electricas de carga base. Las mismas, de modo tlpico para la carga base, son operadas de forma continua, preferentemente en un rango de carga alta. Del mismo modo, dependiendo del diseno tecnico, tambien debido a sus velocidades de arranque relativamente ventajosas, as! como a su capacidad de regulacion rapida, las mismas son adecuadas como centrales electricas de carga media.

Puesto que las centrales termicas de vapor preferentemente se utilizan en el modo de funcionamiento permanente, durante tiempos de demanda de energla reducida, son adecuadas en particular para la alimentacion en sistemas de almacenamiento intermedio, desde las cuales la energla electrica puede proporcionarse rapidamente otra vez en el caso de una nueva demanda de energla. Centrales electricas en las cuales se combina un sistema para generar energla electrica mediante vapor con un acumulador de energla electroqulmico, as! como con un sistema de generacion de energla electroqulmico, son conocidas por las siguientes especificaciones de patentes: 1. US 2010/0266908 A1; 2. DE 10 2006 050 990 A1; 3. US 4,743,517 4. WO 2006/081033 A2.

Se consideran sistemas de almacenamiento intermedio adecuados por ejemplo las baterlas electricas, industriales, que son capaces de almacenar capacidades de energla electrica en forma electrica. Con relacion al suministro de energla electrica hacia las redes de electricidad publicas se ha comprobado en particular como adecuada la tecnologla de baterlas de alta temperatura.

Como baterlas de alta temperatura se entienden aqul aquellas baterlas que son adecuadas para almacenar de forma intermedia capacidades de la central electrica en potencia electrica, para poder liberarla nuevamente a la red electrica publica en cantidad suficiente, de acuerdo con la demanda. Ademas, las temperaturas de servicio de las baterlas de alta temperatura mencionadas deben ubicarse por lo menos en 100 °C, preferentemente en mas de 250 °C y de forma completamente preferente en mas de 50 0 °C. Se consideran preferentes las baterlas de elec trolitos de alta temperatura, con la temperatura de servicio antes indicada.

De este modo, por ejemplo la celda de sodio - azufre (acumulador Na - S) es adecuada tambien para almacenar de forma intermedia mayores cantidades de potencia electrica. En el caso de momentos de pico de carga, as! como para estabilizar la red de electricidad publica, dicha potencia puede ser liberada nuevamente a muy corto plazo. Otra tecnologla de baterlas de alta temperatura adecuada para el suministro en momentos de pico de carga, es una baterla de metal - aire desarrollada por la parte solicitante, tal como se describe en la solicitud DE 10 2009 057 720 A1. El contenido de dicho escrito se considera expresamente en la presente solicitud a traves de referencias. La baterla de metal - aire mencionada se caracteriza por la presencia de un material oxidable, preferentemente un material metalico, como por ejemplo acero, el cual se oxida a traves del vapor de agua durante la descarga de la baterla. La liberacion de potencia de la baterla se basa ademas en un suministro de gas del proceso del lado catodico, el cual generalmente se suministra con aire como gas del proceso. El oxlgeno que se encuentra presente en el aire se reduce durante un estado de descarga en el catodo y, a traves de un electrolito de cuerpo fijo impermeable a los gases que separa catodo y anodo, se transporta hacia la zona de los anodos. All! tiene lugar una oxidacion del oxlgeno reducido, donde la carga electrica que se libera puede ser captada como potencia electrica mediante contactos. Para que el electrolito de cuerpo fijo pueda garantizar su capacidad de conduccion ionica en un estado de funcionamiento, la capacidad de funcionamiento de la baterla de metal - aire no puede ubicarse por debajo de una temperatura minima para un funcionamiento rentable.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Es comun a todas las baterlas de alta temperatura el hecho de que para un funcionamiento rentable requieren el suministro de energla termica. Para proporcionarla, generalmente sistemas de calentamiento electricos se integran como fuentes de calor en las respectivas baterlas, para llevarlas a una temperatura de servicio, as! como para poder mantener dicha temperatura. Sin embargo, en una vista de conjunto de las potencias electricas que deben aplicarse, con frecuencia esto no resulta rentable desde el punto de vista economico, ya que el abastecimiento de energla electrica se caracteriza por perdidas de potencia no deseadas durante la produccion, el suministro y el almacenamiento intermedio.

A dichas perdidas de potencia se agregan ademas perdidas termicas, puesto que las temperaturas de servicio de aproximadamente mas de 250°C, as! como superiores a 500 °C, no solo significan una inversion en cuanto al suministro para proporcionar la energla termica obtenida a partir de la energla electrica, sino que implican tambien una elevada inversion en cuanto al aislamiento, para mantener al mlnimo las perdidas termicas.

Por consiguiente, el objeto de la presente consiste invencion en evitar las desventajas mencionadas con respecto al estado del arte. En particular, es objeto de la presente invencion evitar un suministro relativamente ineficiente de una baterla de alta temperatura a traves de energla termica que se obtiene directamente desde energla electrica. Se sugiere ademas un concepto de suministro de corriente que permita un funcionamiento eficiente desde el punto de vista energetico de las baterlas de alta temperatura de esa clase. De manera preferente, un concepto de esa clase hace referencia a la integracion de una baterla de alta temperatura en una central termica de vapor para el abastecimiento adecuado de energla para la baterla de alta temperatura.

De acuerdo con la invencion, dicho objeto se alcanzara a traves de una central termica de vapor segun la reivindicacion 1, as! como a traves de un metodo para operar una central termica de vapor segun la reivindicacion 13.

En particular, dicho objeto se alcanzara a traves de una central termica de vapor que comprende una caldera de vapor que es alimentada por un dispositivo quemador en una camara de combustion, as! como un precalentador de aire que es adecuado para extraer energla termica proveniente del gas de combustion de la camara de combustion, para transferirla a un primer flujo de aire, donde dicho primer flujo de aire es conducido nuevamente hacia la camara de combustion al menos en parte como aire de combustion, donde la central termica de vapor comprende ademas una baterla de alta temperatura que igualmente es abastecida con aire desde el primer flujo de aire.

Del mismo modo, el objeto que es base de la invencion se alcanzara a traves de un metodo para operar una central termica de vapor de esa clase, donde en particular se suministra aire a la baterla de alta temperatura en un estado de funcionamiento, donde dicho aire proviene del primer flujo de aire.

De acuerdo con la invencion, por tanto, energla termica es extralda desde el gas de combustion de la camara de combustion, la cual tambien es transmitida al menos parcialmente a un flujo de aire, donde la energla termica proveniente de ese primer flujo de aire se proporciona para el suministro de la baterla de alta temperatura. Conforme a ello, la energla termica requerida para el funcionamiento de la baterla de alta temperatura es extralda por completo o al menos de forma parcial desde el gas de combustion. De este modo, sin embargo, los dispositivos termicos operados de forma electrica en las baterlas de alta temperatura no son de utilidad para alcanzar una temperatura de servicio, as! como son operados con una emision de potencia relativamente menor. El suministro de la baterla de alta temperatura integrada en el proceso de la central termica de vapor mediante energla termica proveniente del primer flujo de aire se alcanza generalmente a traves de la extraccion de una cantidad de aire adecuada proveniente del primer flujo de aire. De este modo, conforme a la ejecucion, es posible dividir el primer flujo de aire proporcionando conductos de aire adecuados, donde una parte del primer flujo de aire de la camara de combustion es suministrada a su vez como aire de combustion, y otra parte, sin embargo, es conducida de forma adecuada a la baterla de alta temperatura. Ademas, a traves de un control mediante tecnica de fluidos y/o termico adecuado, de este modo, puede regularse de forma adecuada la cantidad de energla termica que es suministrada a la baterla de alta temperatura.

Asimismo, la disposicion de la baterla de alta temperatura en la red de centrales electricas se considera particularmente ventajosa, ya que tambien las perdidas de potencia termicas, as! como electricas, durante el suministro de la baterla de alta temperatura, pueden mantenerse al mlnimo en gran medida. Por ese motivo la solucion integrada de la central termica, acorde a la invencion, permite prever tambien un grado de efectividad notablemente mejorado.

De acuerdo con una primera forma de ejecucion preferente de la presente invencion se preve que el aire proveniente del primer flujo de aire que abastece a la baterla de alta temperatura, en el caso de un funcionamiento regular del dispositivo quemador, presente un nivel de temperatura de al menos 250°C, preferentemente de al menos 300°C. De este modo, a modo de ejemplo, puede garantizarse que tambien pueda operarse de forma ventajosa una celda de sodio - azufre que generalmente requiere temperaturas de servicio de 250°C hasta 300°C. En particular, para alcanzar la temperatura de servicio necesaria de una celda de sodio - azufre no se requieren otros dispositivos de calentamiento. Por consiguiente, esto permite reducir la inversion en cuanto a los dispositivos de calentamiento

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

necesarios durante el suministro, as! como tambien durante el funcionamiento en si mismo. Puesto que a traves de la integracion de la baterla de alta temperatura en la central termica de vapor pueden mantenerse relativamente reducidas tambien las perdidas de potencia, la solucion de integracion acorde a la ejecucion resulta especialmente ventajosa.

De acuerdo con otra forma de ejecucion preferente, se preve que el aire proveniente del primer flujo de aire, con el cual se abastece a la baterla de alta presion, despues de una interaction termica con la baterla de alta temperatura, en particular despues de una interaccion termica y/o qulmica, sea suministrado a un molino pulverizador de carbon. De acuerdo con la ejecucion se proporcionan para ello medios de suministro adecuados. Generalmente, la interaccion tiene lugar dentro de la baterla de alta temperatura, donde a continuation el aire es conducido al molino pulverizador de carbon. La energla termica proveniente del aire se utiliza en particular para el secado, as! como para la inertization del polvo de carbon. Ademas, de manera adecuada, el aire puede proporcionarse tambien para

transportar el polvo del carbon desde el molino pulverizador de carbon hacia la camara de combustion. Dependiendo

del estado de funcionamiento de la baterla de alta temperatura, al aire puede ser conducida o tambien descargada una cantidad diferente de energla termica, de manera que variaciones de temperatura pueden presentarse tambien durante el suministro hacia el molino pulverizador de carbon.

Por ejemplo, si la baterla de metal aire antes descrita se abastece de aire proveniente del primer flujo de aire

durante el estado de descarga, entonces el contenido de energla de aire incluso aumenta mas debido a las

reacciones exotermicas que tienen lugar en la baterla de metal - aire. Por consiguiente, despues de la salida de la baterla de alta temperatura, el aire puede presentar una temperatura mas elevada en comparacion con el momento de la entrada en la misma. Sin embargo, es posible otro comportamiento cuando la baterla de alta temperatura extrae ante todo energla termica aproximadamente en un momento del estado de carga, de manera que el contenido de energla del aire se reduce. Tambien puede preverse una variation minima de la temperatura cuando la bateria de alta temperatura no es cargada ni descargada en un estado de reserva.

Si el aire proveniente del primer flujo de aire sirve principalmente para el abastecimiento de la bateria de alta temperatura con energia termica, entonces tambien puede cumplir al mismo tiempo la funcion de un medio de transporte, por ejemplo para liberar energia termica desde la bateria de alta temperatura. De acuerdo con la ejecucion, el aire del primer flujo de aire, descargado desde la bateria de alta temperatura, es suministrado a un molino pulverizador de carbon, de manera que a continuacion la energia termica alli contenida puede ser utilizada de forma adecuada. Un aprovechamiento especialmente eficiente resulta cuando energia termica adicional proveniente de la bateria de alta temperatura es liberada mediante ese flujo de aire y puede ser suministrado al molino pulverizador de carbon.

De acuerdo con un perfeccionamiento de esa forma de ejecucion puede preverse que el aire, despues de una interaccion termica con la bateria de alta temperatura que se encuentra en funcionamiento, presente un nivel de temperatura mas elevado que antes de la interaccion termica con la bateria de alta temperatura. Tal como se ha explicado antes, un nivel de temperatura mas elevado de esa clase puede regularse en particular en un estado de descarga de la bateria de metal - aire antes descrita. De acuerdo con otra forma de ejecucion, puede preverse que el aire extraido de la bateria de alta temperatura, el cual es suministrado al molino pulverizador de carbon, sea controlado en cuanto a su cantidad de flujo o sea regulado de forma controlada para lograr una entrada de calor hacia el molino pulverizador de carbon de forma especialmente ventajosa.

De acuerdo con otra forma de ejecucion de la invention es posible abastecer el molino pulverizador de carbon con un segundo flujo de aire que presenta un nivel de temperatura relativamente menor que el primer flujo de aire. Preferentemente, el primer flujo de aire y el segundo flujo de aire son mezclados uno con otro antes del suministro hacia el molino pulverizador de carbon. Generalmente, la mezcla tiene lugar en una camara de mezclado adecuada o de forma alternativa en el propio molino pulverizador de carbon, en caso de que no se prevea un mezclado antes del suministro hacia el molino pulverizador de carbon. Proporcionando dos flujos de aire con diferentes niveles de temperatura, el calor suministrado al molino pulverizador de carbon puede regularse de forma adecuada. Si al molino pulverizador de carbon se debe suministrar energia termica multiplicada, entonces el flujo parcial de aire proveniente del primer flujo de aire deberla aumentarse de forma proporcional. Del mismo modo, la parte del aire proveniente del segundo flujo de aire deberla ser aumentada de forma correspondiente, en caso de que al molino pulverizador de carbon deba suministrarse una cantidad de calor relativamente reducida. A traves de la selection adecuada de los flujos parciales individuales, al molino pulverizador de carbon se puede suministrar energla termica suficiente. Del mismo modo, en el caso de una regulation adecuada, las cantidades de flujo pueden regularse de forma ventajosa.

De acuerdo con un perfeccionamiento de ese aspecto, puede preverse al menos un control mediante tecnica de fluidos, el cual garantiza que la temperatura dentro del molino pulverizador de carbon, despues del mezclado del primer flujo de aire y del segundo flujo de aire, no varie en mas de 50°C, preferentemente no varie en mas de 20°C. En el caso de un margen de variacion de esa clase, la preparation del polvo de carbon en el molino pulverizador de carbon puede tener lugar de forma especialmente regular, gracias a lo cual puede esperarse tambien una temperatura de combustion mas regular en promedio.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

De acuerdo con una forma de ejecucion especialmente preferente de la presente invencion se preve que el segundo flujo de aire, antes de ser suministrado al molino pulverizador de carbon, sea acondicionado a traves de un intercambiador de calor, en particular a traves de un precalentador de aire accionado por vapor. El intercambiador de calor es particularmente adecuado para suministrar energla termica suficiente al segundo flujo de aire, de manera que el mismo presente un nivel de temperatura que, despues del mezclado con aire proveniente del primer flujo de aire, posea un nivel de temperatura total que sea adecuado para el funcionamiento del molino pulverizador de carbon. Proporcionando energla termica a traves del intercambiador de calor se compensan de forma ventajosa ante todo las diferencias de los niveles de temperatura entre el aire proveniente del primer flujo de aire y el aire proveniente del segundo flujo de aire, de manera que se preven variaciones menores despues del mezclado de los dos flujos de aire.

De acuerdo con otro aspecto posterior de esa forma de ejecucion, se preve que el intercambiador de calor este disenado para acondicionar el aire de forma termica, en particular para precalentar el aire que es suministrado al precalentador de aire como primer flujo de aire y a continuacion es suministrado a la camara de combustion como aire de combustion. De este modo, no solo se aumenta el contenido de energla termica del aire del primer flujo de aire, sino tambien la eficiencia total termica de la central termica de vapor.

De acuerdo con otra forma de ejecucion ventajosa de la central termica de vapor se preve que el aire proveniente del primer flujo de aire para ser suministrado a la baterla de alta temperatura primero sea suministrado a la baterla de alta temperatura y despues de interactuar con la misma, en particular despues de una interaccion termica y/o qulmica con la misma, sea suministrado a la camara de combustion como aire de combustion. Por consiguiente, la energla termica que ha sido puesta a disposicion de la baterla de alta temperatura, ya no se encontrara a disposicion del aire de combustion. Por otra parte, en el caso de un funcionamiento adecuado de la baterla de alta temperatura puede tener lugar sin embargo tambien una entrada de calor en el aire del primer flujo de aire, de manera que el aire de combustion presente un contenido de energla termica mas elevado. De acuerdo con lo mencionado, el aire proveniente del primer flujo de aire presentarla un nivel de temperatura mas elevado al introducirse en la camara de combustion. El contenido de energla termica aumentado puede tener como consecuencia tambien una eficiencia de combustion mejorada. Puesto que la baterla de alta temperatura, sin embargo, dependiendo del estado de funcionamiento, puede extraer diferentes cantidades de energla termica proveniente del aire del primer flujo de aire, as! como puede suministrar diferentes cantidades de energla a la misma, de manera que el nivel de temperatura del aire varla, se debe prestar especial atencion a la preparation termica adecuada del aire de combustion. Tal como en las formas de ejecucion antes descritas es posible en este caso tambien un mezclado con otro flujo de aire que, con el aire proveniente del primer flujo de aire, es conducido de forma conjunta, de manera que las variaciones del nivel de temperatura del aire de combustion suministrado a la camara de combustion se regulan de forma ventajosa.

De acuerdo con otra forma de ejecucion de la central termica de vapor acorde a la invencion se preve que la baterla de alta temperatura sea una baterla de metal - aire que en particular consume oxlgeno atmosferico en un funcionamiento de descarga, a traves de reduction qulmica. De acuerdo con ello, el aire proveniente del primer flujo de aire no solo se utilizarla para proporcionar energla termica para la baterla de alta temperatura, sino que al mismo tiempo se tratarla de un gas del proceso que en el transcurso de los estados de funcionamiento de la baterla de metal - aire se modificarla en cuanto a su composition. Por consiguiente, el aire del primer flujo de aire podrla cumplir dos funciones ventajosas.

De acuerdo con otra forma de ejecucion preferente se preve que la baterla de alta temperatura este disenada para ser abastecida con vapor de agua, el cual fue procesado termicamente a traves del calor de combustion en la camara de combustion. En particular, en el caso de que la baterla de alta temperatura este realizada como baterla de metal - aire, el vapor de agua puede servir adicionalmente tambien para proporcionar un medio de oxidation para la oxidacion de materiales de almacenamiento metalicos, por ejemplo de hierro metalico, as! como de oxido de hierro de menor valencia. En el transcurso de esa misma oxidacion el agua se reducirla formando hidrogeno. Para suministrar energla termica adicional a la baterla de metal - aire, el vapor de agua puede encontrarse en un nivel de temperatura mas elevado, en comparacion con el nivel de temperatura del aire proveniente del primer flujo de aire. De este modo, por ejemplo es posible separar el vapor de agua proveniente del proceso de vapor a temperaturas superiores a 300°C, en particular superiores a 500°C, y suministrarlo a la baterla de metal - aire. De acuerdo con la ejecucion, la baterla de alta temperatura podrla ser abastecida mediante otra energla termica, lo cual por una parte puede aumentar la eficiencia de funcionamiento de la baterla de alta temperatura y, por otra parte, puede mejorar el grado de efectividad total de la central termica de vapor.

De acuerdo con una forma de ejecucion preferente del metodo acorde a la invencion puede preverse que el suministro de la baterla de alta temperatura con aire proveniente del primer flujo de aire sea controlado o regulado en funcion del estado de funcionamiento de la baterla de alta temperatura. De este modo, por ejemplo mediante medios de sensor adecuados puede detectarse el estado de funcionamiento de la baterla de alta temperatura, y a continuacion, a traves de medios de control o de regulation adecuados, puede tener lugar un control o una regulation adecuada de la cantidad de aire proveniente del primer flujo de aire. Por ejemplo, si la baterla de alta temperatura se encuentra en un estado de carga y requiere un suministro relativamente elevado de energla termica,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

a modo de ejemplo, podrla incrementarse el flujo de aire que es suministrado a la baterla de alta temperatura. Por otra parte es posible que se reduzca el flujo de aire y, con ello, la cantidad de energla termica, cuando la baterla de alta temperatura se encuentra aproximadamente en un estado de descarga y, debido a una reaccion electroqulmica, genere por si misma energla termica.

A continuacion, la invencion se explica mediante las figuras y a traves de ejemplos. Las figuras no deben evaluarse de forma restrictiva con respecto al objeto general de la invencion. Las figuras se muestran solamente de forma esquematica para una mayor claridad y para mejorar la comprension. El experto tiene la posibilidad de concretizar las disposiciones representadas de forma esquematica en las figuras.

A continuacion, las figuras muestran:

Figura 1: una primera forma de ejecucion de la central termica de vapor acorde a la invencion en una vista en

bloques esquematica;

Figura 2: una segunda forma de ejecucion de la central termica de vapor acorde a la invencion en una vista

en bloques esquematica;

Figura 3: una tercera forma de ejecucion de la central termica de vapor acorde a la invencion en una vista en

bloques esquematica.

La figura 1 muestra una primera forma de ejecucion de la central termica de vapor acorde a la invencion en una vista en bloques esquematica. La central termica de vapor 1 comprende una camara de combustion 4 con un dispositivo quemador que no se encuentra representado. Durante el funcionamiento del dispositivo quemador en la camara de combustion 4 se produce gas de combustion con un elevado contenido de energla termica. El gas de combustion, a modo de ejemplo, es suministrado a una instalacion de desnitrificacion 30 mediante un conducto adecuado de gas de combustion. Para poder aprovechar el contenido de energla termica del gas de combustion para otros procesos durante el funcionamiento de la central termica de vapor, una parte de la energla termica es transmitida al aire de una primer flujo de aire 6 a traves de un precalentador de aire regenerativo 5, en el sentido de un intercambiador de calor. Despues de la liberacion de la energla termica, el gas de combustion, a modo de ejemplo, puede continuar siendo procesado en un separador de partlculas 31, para posteriormente ser liberado hacia el ambiente.

El aire del primer flujo de aire 6, a modo de ejemplo, puede ser extraldo desde un conducto de alimentacion de aire fresco 18. El aire fresco es acondicionado con respecto a su cantidad de calor a traves de la transmision de energla termica mediante el precalentador de aire 5. El nivel de temperatura de esa cantidad de aire acondicionada de ese modo aumenta claramente, de manera que en el primer flujo de aire 6 se dispone de una temperatura de al menos 250°C, preferentemente de al menos 30o°C. Una parte del primer flujo de aire 6 se suministra nuevamente a la camara de combustion como aire de combustion acondicionado de forma termica, mediante un conducto adecuado de alimentacion de aire secundario 17. Otra parte del primer flujo de aire 6 es suministrada a una baterla de alta temperatura 10 como aire primario, mediante un conducto adecuado de alimentacion de aire primario 16. La energla termica inherente al aire primario puede ser transmitida a la baterla de alta temperatura 10 a traves de interaccion. Sin embargo, dependiendo del estado de funcionamiento de esa baterla de alta temperatura 10, puede ser posible que energla termica adicional sea transmitida al aire primario despues de una interaccion termica con la baterla de alta temperatura 10. Despues de finalizada la interaccion con la baterla de alta temperatura 10, el aire primario es suministrado a un molino pulverizador de carbon 20 para posibilitar la preparacion del polvo de carbon. En particular, un secado o una inertizacion del polvo de carbon tienen lugar a traves del suministro de aire.

De este modo, aire fresco proveniente de un conducto de alimentacion de aire fresco 18 se divide en dos flujos de aire diferentes, donde un flujo de aire se preve para el alojamiento de mas energla termica proveniente del precalentador de aire regenerativo 5, mientras que el otro flujo de aire se preve para el suministro hacia el molino pulverizador de carbon 20. Para regular la cantidad de aire suministrada al molino pulverizador de carbon 20, as! como para regular de forma adecuada el calor contenido all! dentro, pueden proporcionarse medios de control o de regulacion adecuados, tal como se muestra en la figura 1. Dichos medios se colocan de forma adecuada en el conducto de alimentacion de aire 19.

En la forma de ejecucion mostrada se preve que el molino pulverizador de carbon 20 sea abastecido por dos flujos de aire independientes que, antes de ser suministrados al molino pulverizador de carbon 20, son mezclados uno con otro. Uno de los flujos mencionados se trata del flujo de aire 7 que sale desde la baterla de alta temperatura 10. El otro flujo de aire es el flujo parcial que fue separado desde el flujo de aire fresco del conducto de alimentacion de aire fresco 18. De este modo, ambos flujos de aire presentan generalmente un contenido diferente de energla termica. En particular cuando el flujo de aire 7 extraldo de la baterla de alta temperatura 10 varla por si mismo en cuanto a su contenido de energla debido a diferentes estados de funcionamiento de la baterla de alta temperatura 10, las diferencias de variacion de esa clase pueden ser compensadas de forma adecuada a traves del flujo de aire que es extraldo del conducto de alimentacion de aire 19. A traves de la regulacion o el control adecuado de los dos

5

10

15

20

25

30

35

40

45

flujos de aire uno con respecto a otro, de este modo, el margen de variacion de la energla termica total introducida en el molino pulverizador de carbon 20 puede mantenerse relativamente reducido.

Durante la descarga de la baterla de alta temperatura 10 puede proporcionarse energla electrica a un conducto de alimentacion de la red electrica 11. Por otra parte, en un estado de carga de la baterla de alta temperatura 10 es necesario que la baterla de alta temperatura 10, mediante otro conducto de alimentacion no representado, disponga de energla electrica.

Si la baterla de alta temperatura 10, tal como en la presente forma de ejecucion, se trata de una baterla de metal - aire como la antes descrita, entonces a la misma se puede suministrar ademas vapor de agua mediante un conducto de alimentacion de vapor 40. De acuerdo con la presente representacion se extrae el vapor proporcionado en la camara de combustion 4. Para poder regular de forma adecuada la cantidad de vapor que se pone a disposicion de la baterla de alta temperatura 10, en el conducto de alimentacion de vapor 40 pueden proporcionarse medios de control o de regulacion adecuados, en particular valvulas, tal como se indica de forma esquematica. Si el vapor de agua en la baterla de alta temperatura 10 ya no se necesita o si el mismo debe ser cambiado, entonces este puede ser extraldo de la baterla de alta temperatura 10 mediante un conducto de descarga de vapor 41.

Tal como se muestra en la representacion esquematica de la figura 1, el suministro integrado en la central termica de vapor de la baterla de alta temperatura 10 posibilita un suministro de aire adecuado de la misma con energla termica proveniente del gas de combustion del conducto de gas de combustion 15. Debido a la proximidad espacial de la camara de combustion 4 y la baterla de alta temperatura 10, de manera ventajosa, las perdidas termicas son reducidas al proporcionar energla termica mediante aire proveniente del primer flujo de aire 6. En particular, a traves de la integracion de la baterla de alta temperatura 10 en la central termica de vapor puede alcanzarse un aumento muy ventajoso de la eficiencia total de la central termica de vapor.

La figura 2 muestra otra forma de ejecucion de la central termica de vapor acorde a la invencion en una vista en bloques esquematica. En comparacion con la representacion mostrada en la figura 1, la forma de ejecucion mostrada en la figura 2 se diferencia solamente en que la transferencia de calor mediante el precalentador de aire regenerativo 5 no tiene lugar en aire fresco no acondicionado proveniente de un conducto de alimentacion de aire fresco 18, sino en aire ya acondicionado de forma termica. De acuerdo con la ejecucion, para el acondicionamiento termico ya en un intercambiador de calor 8, de forma especialmente preferente, en un precalentador de aire 8 operado por vapor, el aire ha obtenido una entrada de calor. De acuerdo con la ejecucion, la transferencia de calor puede tener lugar hacia aire fresco. La figura 3 muestra otra forma de ejecucion de la central termica de vapor acorde a la invencion en una vista en bloques esquematica. La forma de ejecucion mostrada en la figura 3 se diferencia de la forma de ejecucion de la invencion mostrada en la figura 1 en que a la baterla de alta temperatura 10 no se suministra aire primario proveniente de un conducto de alimentacion de aire primario 16, sino aire secundario proveniente del conducto de alimentacion de aire secundario 17. En correspondencia con esa forma de ejecucion, por consiguiente, la baterla de alta temperatura 10 se encuentra conectada en el conducto de alimentacion de aire secundario 17 aguas arriba de la camara de combustion 4. De este modo, todo el contenido de aire primario proveniente del conducto de alimentacion de aire primario 16 se encuentra disponible para el procesamiento de polvo de carbon en el molino pulverizador de carbon 20, donde sin embargo la energla termica es extralda del aire secundario en el conducto de alimentacion de aire secundario 17 para el funcionamiento de la baterla de alta temperatura 10. Lo mencionado puede presentar ventajas durante el funcionamiento de la baterla de alta temperatura, en tanto el calor generado por el funcionamiento de la baterla de alta temperatura 10 puede ponerse a disposicion adicionalmente para el aire de combustion.

Las caracterlsticas indicadas en las reivindicaciones, mostradas a modo de ejemplo en las formas de ejecucion de la invencion segun las figuras 1 a 3 se consideran en las reivindicaciones de manera individual, as! como tambien en su totalidad junto con las otras caracterlsticas representadas.

En las reivindicaciones dependientes se indican otras formas de ejecucion.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Central termica de vapor (1) que comprende una caldera de vapor (2) que es alimentada por un dispositivo quemador en una camara de combustion (4), as! como un precalentador de aire (5) que es adecuado para extraer energla termica proveniente del gas de combustion de la camara de combustion (4), para transferirla a un primer flujo de aire (6), donde dicho primer flujo de aire (6) es conducido nuevamente hacia la camara de combustion (4) en parte como aire de combustion, caracterizada porque la central termica de vapor (1) comprende ademas una baterla de alta temperatura (1) que igualmente es abastecida con aire desde el primer flujo de aire (6).
2. Central termica de vapor segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el aire proveniente del primer flujo de aire

(6) que abastece a la baterla de alta temperatura (10), en el caso de un funcionamiento regular del dispositivo quemador, presenta un nivel de temperatura de al menos 250°C, preferentemente de al menos 300°C.
3. Central termica de vapor segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el aire proveniente del primer flujo de aire (6), con el cual se abastece a la baterla de alta presion (10), despues de una interaccion termica con la baterla de alta temperatura (10), en particular despues de una interaccion termica y/o qulmica, es suministrado a un molino pulverizador de carbon (20).
4. Central termica de vapor segun una de las reivindicaciones 2 o 3 precedentes, caracterizada porque el molino pulverizador de carbon (20) es abastecido con un segundo flujo de aire (7) que presenta un nivel temperatura relativamente mas reducido que el primer flujo de aire (6).
5. Central termica de vapor segun la reivindicacion 4, caracterizada porque el primer flujo de aire (6) y el segundo flujo de aire (7) son mezclados uno con otro antes de ser suministrados al molino pulverizador de carbon.
6. Central termica de vapor segun una de las reivindicaciones precedentes 2 a 5, caracterizada porque se preve al menos un control mediante tecnica de fluidos, el cual garantiza que la temperatura dentro del molino pulverizador de carbon (20), despues del mezclado del primer flujo de aire (6) y del segundo flujo de aire (7), no varle en mas de 50°C, preferentemente no varle en mas de 20°C.
7. Central termica de vapor segun una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada porque el segundo flujo de aire

(7) , antes de ser suministrado al molino pulverizador de carbon (20), es acondicionado a traves de un intercambiador de calor (8), en particular a traves de un precalentador de aire (8) accionado por vapor.
8. Central termica de vapor segun la reivindicacion 7, caracterizada porque el intercambiador de calor (8) esta disenado para acondicionar el aire de forma termica, en particular para precalentar el aire que es suministrado al precalentador de aire (5) como primer flujo de aire (6) y a continuation es suministrado a la camara de combustion (4) como aire de combustion.
9. Central termica de vapor segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el aire proveniente del primer flujo de aire (6) para ser suministrado a la baterla de alta temperatura (10) primero es suministrado a la baterla de alta temperatura (10) y despues de interactuar con la misma, en particular despues de una interaccion termica y/o qulmica con la misma, es suministrado a la camara de combustion (4) como aire de combustion.
10. Central termica de vapor segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la baterla de alta temperatura (10) es una baterla de metal - aire (10) que en particular consume oxlgeno atmosferico en un funcionamiento de descarga, por reduction.
11. Central termica de vapor segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la baterla de alta temperatura (10) esta disenada para ser abastecida con vapor de agua, el cual fue procesado termicamente a traves del calor de combustion en la camara de combustion (4).
12. Metodo para operar una central termica de vapor (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la baterla de alta temperatura (10), en un estado de funcionamiento, es abastecida por aire proveniente del primer flujo de aire (6).
13. Metodo segun la reivindicacion 12, caracterizado porque el abastecimiento de la baterla de alta temperatura (10) con aire proveniente del primer flujo de aire (6) es controlado, as! como regulado, en funcion del estado de funcionamiento de la baterla de alta temperatura (10).